Построение информационно–управляющей среды для технологической подготовки производства виртуального предприятия
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "САНКТ–ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ"На правах рукописи
ФОМИНА Юлия Николаевна ПОСТРОЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО–УПРАВЛЯЮЩЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ВИРТУАЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Специальность 05.11.14 – Технология приборостроения
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Санкт-Петербург 2009
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики»
Научный консультант:
кандидат технических наук, доцент Яблочников Евгений Иванович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Лавровский Сергей Константинович кандидат технических наук Пелипенко Алексей Борисович
Ведущая организация:
Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН
Защита состоится «14» апреля 2009 г. в 15:30 часов на заседании диссертационного совета Д.212.227.04 при Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики
Автореферат разослан «_» марта 2009 г.
Ваши отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим направлять по адресу университета:
197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, секретарю диссертационного совета Д.212.227.04.
Ученый секретарь диссертационного совета Д.212.227.04 кандидат технических наук, доцент Киселев С.С.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы диссертации. В последние годы во всех экономически развитых странах происходят коренные преобразования в управлении предприятиями, в частности, в организации технологической подготовки производства (ТПП);
наблюдается резкий рост конкуренции среди производителей. Способность компании быстро реагировать на изменения мирового рынка, проводить модернизацию изделий, оперативно внедрять инновационные технологии становится основным фактором выживания предприятия на рынке. Дополнительные экономические и технологические преимущества дает переход к новым производственным отношениям – формированию виртуальных предприятий (ВП).
Создание ВП – достаточно сложный процесс, требующий значительной предварительной подготовки, детального анализа информационных потоков, бизнес-процессов, производственных возможностей участников кооперации, фактической загрузки их оборудования и пр. В связи с тем что сейчас все вопросы проектирования решаются на уровне виртуальных моделей, совместная деятельность предприятий, связанная с ТПП, невозможна без использования специализированной информационно-управляющей среды (ИУС) ВП. Разработка ИУС позволит осуществлять передачу и хранение информации, отслеживать историю проектов ВП, управлять распределенными работами ВП, а также оперативно регулировать текущие вопросы, когда проектированием и подготовкой производства одного изделия параллельно занимаются несколько групп специалистов, относящихся к различным предприятиям. При современном уровне развития информационных технологий и наукоемкости приборостроительного производства отсутствие такой среды препятствует эффективному взаимодействию предприятий.
Можно отметить достаточно большое число работ, посвященных формированию виртуальных предприятий и автоматизации промышленного производства. Однако в них отсутствует детальное исследование конкретной предметной области – технологической подготовки производства.
Исследование данного вопроса позволяет построить методологическую основу для автоматизации производства в современных условиях, обеспечивающую повышение производительности, снижение трудоемкости и повышение экономичности производства.
Все вышесказанное свидетельствует об актуальности создания информационно-управляющей среды для реализации ТПП в условиях кооперации предприятий.
Объект и предмет исследования Объектом исследования является информационно-управляющая среда, ориентированная на реализацию ТПП в условиях кооперации. Ядро ИУС составляет специализированная автоматизированная система ТПП (АСТПП).
На ее основе выстраивается взаимодействие участников кооперации и осуществляется интеграция с различными информационными ресурсами:
CAD/CAM/CAE/PDM. ИУС представляет собой совокупность АСТПП виртуального предприятия (АСТПП ВП), ряда прикладных программных систем, а также коммуникационных технологий (сетевых ресурсов, различных технологий передачи информации и пр.).
Предмет исследования составляют методы и модели, позволяющие построить информационно-управляющую среду для реализации ТПП в условиях кооперации.
Цель работы и задачи исследования Основной целью диссертационной работы является исследование и разработка комплекса методов построения информационно-управляющей среды для реализации ТПП как одного из ключевых этапов жизненного цикла изделия в условиях кооперации предприятий.
Для выполнения поставленной цели в диссертационной работе потребовалось решить следующие основные задачи:
исследовать существующие методы и средства моделирования сложных систем, а также подходы к реализации единого информационного пространства для обеспечения ТПП;
разработать функциональную модель ТПП, состоящую из типовых бизнес-процессов, в которых отражено выполнение работ по ТПП в условиях кооперации с другими предприятиями;
разработать структурную модель АСТПП виртуального предприятия, включающую математическое описание ключевых объектов области исследования, их отношений и всех типов используемых в модели ограничений;
разработать объектно-ориентированную модель АСТПП виртуального предприятия на основе описания концептуальных объектов предметной области и системы их логических связей, представленного в структурной модели АСТПП;
разработать алгоритм конфигурирования и распределения заказов на ТПП в условиях выполнения работ в кооперации с другими предприятиями, определяющий механизм поиска конкретного производителя (исполнителя заказа), а также критерии его выбора среди участников виртуального предприятия;
разработать методы выполнения работ по ТПП и управления потоками заданий и проектов на реализацию ТПП в условиях виртуального предприятия.
Методы исследования. Для решения поставленных в диссертационной работе задач использовались основные научные положения: теории информационных систем, теории графов, теории множеств, технологии приборостроения, системного анализа, визуального и имитационного моделирования сложных систем, методологии реинжиниринга, объектно ориентированного программирования, методологии WorkFlow, многоагентного моделирования. Эффективность разработанных методов и средств проверялась экспериментальным путем при разработке и опытной эксплуатации АСТПП виртуального предприятия.
Научная новизна полученных в работе результатов Предложена методика описания АСТПП виртуального предприятия в виде комплекса функциональной, структурной и объектно ориентированной моделей, представляющих всестороннее описание объекта исследования.
Разработана структурная модель АСТПП виртуального предприятия, базирующаяся на знаниях о проблемной области и позволяющая использовать данные функциональных моделей ТПП как основу для построения архитектуры объектно-ориентированной системы.
Разработана архитектура базы данных АСТПП, реализованная с учетом новых требований, накладываемых на реализацию ТПП применением методов PLM, а также ведением работ в условиях кооперации.
Предложен обобщенный алгоритм конфигурирования и распределения заказов на ТПП для условий виртуального предприятия.
Предложена методика конфигурирования и распределения заказов на ТПП на основе совместного использования методологии WorkFlow и многоагентных технологий.
Практическая ценность работы Проведен анализ существующих средств моделирования сложных систем, определено оптимальное, применительно к предметной области ТПП, средство визуального и имитационного моделирования процессов.
Предложены типовые бизнес-процессы ТПП, учитывающие специфику работы в условиях кооперации предприятий.
Создана информационно-управляющая среда, предназначенная для реализации ТПП в условиях кооперации, в основу которой положена концептуальная модель АСТПП виртуального предприятия.
Предложены универсальные решения и методы для формирования информационно-управляющей среды виртуального предприятия, которые позволяют использовать полученные знания для использования в других проблемных областях.
Реализация результатов работы Результаты исследований и разработанный комплекс методов и инструментальных средств нашли применение в:
учебном процессе СПбГУ ИТМО на кафедре «Технология приборостроения»;
программном и организационно-техническом обеспечении научно образовательного центра СПбГУ ИТМО кафедры «Технология приборостроения»;
НИР «Мероприятия в области учебно-методической деятельности, учебно-исследовательской и научно-исследовательской работы студентов в области подготовки кадров высшей квалификации» (СПбГУ ИТМО, государственный контракт № 02.438.11.7022 от 08.11.05 г. с ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика»), 2005–2006 гг.;
НИОКР «Разработка автоматизированной системы управления жизненным циклом изделия» (ООО «Смарт Технолоджис», государственный контракт № 4964Р/7179 от 30.03.2007 г.
с ФСР МФП НТС), 2007–2008 гг.;
инновационной образовательной программе «Инновационная система подготовки специалистов нового поколения в области информационных и оптических технологий» СПбГУ ИТМО, 2007-2008 гг.;
проекте «Разработка программного обеспечения для проектирования технологических процессов изготовления изделий» (ООО «Смарт Технолоджис», государственный контракт № К 50-07 от 15.06.2007 г. с СПбГУ ИТМО), 2007 г.;
проекте «Разработка инструментальных систем управления данными и знаниями об изделиях, объектах, процессах и ресурсах в среде расширенного предприятия» (ООО «Смарт Технолоджис», государственный контракт № А 177-08 от 29.08.2008 г.
с СПбГУ ИТМО), 2008 г.;
НИР «Построение информационно-управляющей среды для реализации ТПП в условиях виртуального предприятия» при выполнении контракта «Разработка и реализация модели непрерывного повышения квалификации педагогических кадров российских технических вузов в системе «вуз – инжиниринговый центр – организация»» (СПбГУ ИТМО, государственный контракт № П571 от 5 сентября 2008 г. с Федеральным агентством по образованию РФ), 2008 г.
Разработанные автором инструментальные средства построения информационно-управляющей среды использованы для создания АСТПП на ряде промышленных предприятий, в частности, в ООО «Би Питрон» (Санкт-Петербург) и ОАО «КНИАТ» (Казань).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту Концептуальная модель АСТПП виртуального предприятия, представляющая собой совокупность функциональной, структурной и объектно-ориентированной моделей, синтез всех полученных данных о проблемной области.
Структурная модель АСТПП виртуального предприятия, включающая математическое описание ключевых видов объектов проблемной области, их отношений и всех типов ограничений.
Архитектура базы данных АСТПП виртуального предприятия, основанная на данных, представленных в структурной и объектно ориентированной моделях АСТПП.
Алгоритм конфигурирования и распределения заказов на ТПП в условиях виртуального предприятия, позволяющий определить структуру для представления данных о ТПП, а также подход к решению задач ТПП в среде виртуального предприятия.
Методика управления проектами реализации ТПП в условиях виртуального предприятия, основанная на совместном использовании методологии WorkFlow и многоагентных технологий и позволяющая выполнить конфигурирование и распределение заказов на ТПП.
Апробация работы Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, 2006-2008 гг.);
на Научной и учебно-методической конференции СПбГУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2006-2008 гг.);
на Международной конференции «Региональная информатика» (Санкт-Петербург, 2006 г.);
на Международной научной конференции «Информационные технологии и телекоммуникации в образовании и науке» (г. Фетхие, Турция, 2007 г.);
на Международной конференции «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM)» (Москва, 2006-2007 гг.);
на Международной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» (Санкт-Петербург, 2007 г.).
Проект «Разработка автоматизированной системы технологической подготовки производства на основе PLM-методологии» стал призером Всероссийского конкурса инновационных проектов аспирантов и студентов по приоритетному направлению науки и техники «Информационно телекоммуникационные системы», проводимого ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика» в 2006 г. Проект «Разработка автоматизированной системы управления жизненным циклом изделия» вошел в число победителей конкурса «Проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по приоритетным направлениям развития науки и техники» в рамках реализации программ «СТАРТ-07», «СТАРТ-2-08-7» и был поддержан грантами Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере в 2007–2009 гг.
Публикации По материалам диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ в виде научных статей и тезисов докладов, среди них 3 работы в журналах из перечня ВАК.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 98 наименований, 2 приложений. Работа содержит 147 страниц машинописного текста, 32 рисунка, 9 таблиц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе диссертации проведен анализ современных форм организации производства, существующих средств автоматизации ТПП, определены основополагающие принципы построения АСТПП, обоснован выбор базовых средств построения информационно-управляющей среды для реализации ТПП в условиях кооперации предприятий.
Виртуальное предприятие – это временная межпроизводственная кооперация ряда юридически независимых предприятий или лиц, обладающих ключевыми компетенциями для наилучшего выполнения рыночного заказа, базирующаяся на единой информационно-управленческой среде. Классическое предприятие должно обладать всеми необходимыми для выполнения заказа ресурсами. ВП обеспечивает совместное выполнение заказа несколькими предприятиями, обладающими ключевыми компетенциями.
Использование такой организации производства, как ВП, позволяет получать следующие преимущества: сокращение времени проектирования и производства продукции;
снижение ее себестоимости;
улучшение качества продукции;
получение более выгодных заказов;
эффективное управление ресурсами;
широкое использование новых технологий;
выпуск продукции, соответствующей ожиданиям заказчика.
Анализ современных средств автоматизации ТПП позволяет сделать вывод о том, что на современном этапе не существует готового решения проблемы построения АСТПП для использования его в условиях кооперации предприятий, однако справедливыми остаются базовые основополагающие принципы построения АСТПП, разработанные отечественными учеными во второй половине XX в.
Анализ требований, предъявляемых к функциональности АСТПП, позволил установить, что наилучшим образом им отвечает объектно ориентированный подход построения систем. С учетом новых требований к реализации ТПП на основе технологий ИПИ/CALS и PLM, в качестве базового средства построения АСТПП ВП предлагается использовать систему класса PDM.
По результатам исследований в качестве основных инструментальных средств реализации ТПП в условиях кооперации были выбраны:
система бизнес-моделирования Adonis для описания ТПП ВП;
унифицированный язык моделирования – Unified Modeling Language, UML (методология разработки программного обеспечения – Rational Unified Process, RUP) для формирования архитектуры информационно управляющей среды ТПП;
PDM-система SmarTeam, поддерживающая принципы PLM, для построения ИУС ТПП виртуального предприятия.
Во второй главе диссертации создана концептуальная модель АСТПП ВП, представляющая собой комплекс из функциональной, структурной и объектно ориентированной моделей предметной области.
Первый шаг построения концептуальной модели ТПП ВП – разработка функциональной модели. На основе анализа представленных в ЕСТПП функций и задач, а также опыта внедрения АСТПП были построены бизнес процессы ТПП классического предприятия. Однако проведенное исследование показало, что существующее описание ТПП не отражает процессов кооперации. В связи с этим модель ТПП была доработана. Пример преобразованного бизнес-процесса «Проектирование технологического процесса» представлен на рис. 1.
Второй шаг – разработка структурной модели АСТПП ВП, на нем была проведена систематизация данных функциональной модели распределенной ТПП и были выделены концептуальные объекты АСТПП ВП.
Нет Определить, Начало Принять Определить тип ТП.
требуется ли процесса заказ на ТП изготовления?
проектиро- проектиро вание ТП на вание ТП Нет Разработать другом ТП сборки предприятии 1 изделия Да Да Утвержде ние ТП Разработать ТП Подготовка изготовления проекта изделия Передать кооперации технологи 2 ческую документацию в архив Окончить процесс проектирования ТП Окончание процесса Рис. 1. Пример доработанного бизнес-процесса «Проектирование технологического процесса». 1 – Принятие решения о кооперативной реализации задачи ТПП;
2 – Подготовка проекта кооперации Для построения АСТПП ВП были детально исследованы отношения между концептуальными объектами предметной области. Структурную модель ВП можно представить следующим образом:
M = (Cl, Q, D, F ), где Cl – множество классов системы:
Пр, Изд, ТП, З, П, Предл, Ист, БПр Cl.
Здесь Пр – Проекты, Изд – Изделия, ТП – Технологические процессы, З – Заказы, П – Подрядчики, Предл – Предложения (на реализацию заказа), Ист – История работы с подрядчиком, БПр – Бизнес-процессы.
Q – множество атрибутов, из которых основными являются:
Name, Tipe, Stage, Name, Mass, Use, Name, Пр Изд Изд Изд Изд Изд ТП, Name, Departme t, Descriptio n,V, L, CI, k, Opt З, Number ТП ПП П З З ЗЗЗ Question, Sup ervisor Q.
Здесь Name – наименование проекта, Tipe – тип изделия, Stage – Изд Изд Пр стадия проекта (например, опытное или серийное производство), Name – Изд наименование изделия, Mass – масса изделия, Use – первичная Изд Изд входимость изделия, Name – обозначение технологического процесса, ТП Number – номер технологического процесса, Name – наименование заказа, ТП З Department – отдел или цех, заказавший работы по ТПП, Description – З З описание заказа, k – вид работ, V – объем, в котором должен быть П З реализован заказ, L – множество ограничений/требований по качеству З исполнения заказа, CI – контактная информация, k – вид работ, П П выполняемых предприятием, Оpt З – предлагаемые предприятием параметры П заказа, Question – перечень вопросов, характеризующий соответствие реального выполнения условий контракта подрядчиком тем критериям, которые были оговорены в договоре, Supervisor – должность или имя супервизора процесса.
D1, …, Dn, … – область значений атрибутов (домен):
Name,Tipe, Stage, Name, Mass, Use, Name, Number, Пр Изд Изд Изд Изд Изд ТП ТП Name, Department, Description, k,V, L, CI, Оpt З, ЗПЗЗ П П З З Question, Supervisor D.
F – множество ограничений, позволяющих структурировать логические связи между объектами (F1,..., F6 F):
1. Ограничения, описывающие отношение «являться атрибутом».
2. Ограничения, описывающие отношение «быть экземпляром».
3. Ограничения, описывающие отношение «часть–целое» (означает логическую связь между объектами классов).
4. Ограничения по совместимости.
5. Ограничения, описывающие ассоциативное отношение.
6. Функциональные ограничения, определяющие оптимальный вариант конфигурирования ВП.
Таким образом, структурная модель АСТПП ВП описывает виды объектов ТПП и структуру логических связей между ними. Пример представления проекта, реализованного на основе структурной модели АСТПП ВП, приведен на рис. 2.
Третий шаг в построении концептуальной модели – разработка объектно ориентированной модели данных АСТПП ВП (рис. 3), которая основывается на описании концептуальных объектов предметной области и системы их логических связей, представленном в структурной модели АСТПП.
В третьей главе диссертации предложен алгоритм конфигурирования и распределения заказов на ТПП в условиях ВП, представлены список критериев выбора оптимального варианта размещения заказа на ТПП, а также методы организации и управления данными о распределенной ТПП.
Одной из основных задач конфигурирования ВП является задача размещения заказа. Для ее решения разработаны: метод представления данных о ТПП;
подход к конфигурированию и распределению заказов на решение задач ТПП в среде ВП.
Дерево проектов Проект Изделие ТП Прi Издj ТПk История работы Предложение Заказ Подрядчик с подрядчиком Предлs Пt Зn+1 Истl Зn Предлs+ – отношение «быть экземпляром» – отношение «часть–целое» – отношение совместимости – отношение ассоциативности – функциональное отношение Рис. 2. Представление проектов на основе структурной модели АСТПП ВП Классы Заказы Подрядчики Предложения (…) CN_NUMBER_ZAKAZ: Integer CN_NUMBER_DOC: Integer CN_NUMBER_DOC: Integer CN_NAME: Char CN_ ORGANIZATION: Char CN_BUISINESS: Boolean CN_PRODUCT: Char CN_COMPANY: Char CN_SROK: Double Prec.
Технологические процессы CN_NUMBER_ DETAL: Char CN_COUNTRY: Lookup Table CN_COST: Double Prec.
CN_TYPE: Char CN_REGION: Char CN_CONTROL: Boolean CN_TP_OBOZN: Char CN_SROK: Double Prec. CN_CITY: Char CN_ MACHINE: Lookup Table CTATE: Lookup Table CN_DATE_ST: Date CN_ADDRESS: Char CN_ TECHNOL: Lookup Table CREATION_DATE: Time Stamp CN_DATE: Date CN_INTERNET: URL CN_WAREHOUSE: Boolean USER_OBJECT_ID: Reference to CN_ DEPARTMENT: Char CN_PHONE: Integer FILE_NAME: Char Class CN_PERFORMER: Char CN_FAX: Integer FILE_TYPE: Lookup Table (…) CN_ DESCRIPTION: Char CN_NAME: Char DIRECTORY: Char FILE_TYPE: Lookup Table CN_RANG: Char CN_COMENT: Char FILE_NAME: Char CN_ PERSONAL_PHONE: Integer DIRECTORY: Char CN_MAIL: URL CN_TYPE: Boolean CN_COMENT: Char Технологическая (…) документация CN_TP_INV_NOMER: Char CN_TP_PRISVOIL_IN: Char CN_TP_DATA_PRISV_IN: Date (…) (…) Рис. 3. Укрупненная объектно-ориентированная модель АСТПП ВП В распределенной производственной среде проектировщик создает универсальный технологический процесс, поскольку не обладает информацией о конкретных возможностях, ресурсах и мощностях производителя. Этот начальный технологический процесс можно назвать ресурсонезависимым (РНТП).
Для каждой операции ТП (Oi) определено множество заказов З на выполнение работ средствами стороннего предприятия:
k Зi З, i = 0, …, n, k где Зi – i -й заказ на выполнение технологических задач;
n – число заказов, связанных с k -й операцией.
Затем из списка производителей выбираются конкретные исполнители, производственные возможности и мощности которых соответствуют условиям заказа. Таким образом, РНТП уточняется и становится ресурсозависимым (РЗТП).
В соответствии с РЗТП определяется множество потенциальных участников ВП (производителей):
П i П, i = 0, …, l, где Пi – подрядчик (потенциальный исполнитель) i -го заказа на выполнение технологических задач;
l – общее число потенциальных исполнителей.
Далее производится выбор в ходе переговоров конкретного производителя из ранее подобранных для каждого заказа, так создается распределенный технологический процесс (РТП). Предложено использовать следующий алгоритм для связи заказчика и производителя через ВП в динамической распределенной среде цепи поставок (рис. 4).
Определены следующие критерии выбора исполнителя заказа: стоимость услуги ( K );
срок выполнения услуги ( K );
возможность контролировать Т С процесс реализации и качество работ ( K контр );
использование нового или старого оборудования (K );
наличие опыта работы с данным оборуд производителем ( K );
используемые технологии, ее предпочтительность Priority для предприятия ( K технол );
наличие склада ( K склад ).
Получение задания на ТПП изделия Разработка РНТП РЗТП не найден Подготовка Поиск РЗТП технического задания на технологические задачи Поиск и Определение множества Регистрация оценка вариантов РЗТП исполнителей исполнителей Заявки от исполнителей Подготовка данных для сотрудничества (по РЗТП) Расчет Договор не заключен Конфигурирование и распределение Алгоритм технологических задач поиска (поиск РТП) оптимума Результат поиска РЗТП Согласование заказа Выполнение работ по решению технологических задач Рис. 4. Алгоритм конфигурирования и распределения заказов на ТПП в условиях ВП Таким образом, множество ограничений L состоит:
L = {K, K, Kконтр, K }.
,K,K,K оборуд технол склад Priority СТ Проведенный анализ показал, что наилучшим образом организовать поиск и анализ данных в распределенных информационных системах позволяют многоагентные технологии. Предложено реализовать агентов в виде программных модулей PDM-системы, при этом инициализация их работы может производиться с помощью средств WorkFlow. При создании АСТПП ВП предложено использовать четыре класса программных агентов: A, B, C и D.
Агент класса A выявляет круг потенциальных исполнителей проекта и осуществляет рассылку уведомлений о появлении нового заказа. Агент класса B предназначен для мониторинга регистрации предложений от партнеров в PDM-системе. Агент класса C ожидает поступления сведений о завершении обследования всех относящихся к текущему проекту заказов. Агенты класса D проводят распределение и конфигурирование заказов на ТПП среди участников ВП.
Управление процессами ТПП целесообразно осуществлять средствами WorkFlow PDM-системы SmarTeam. Установлено, что WorkFlow SmarTeam можно использовать как основу для создания многоагентной системы.
Алгоритм взаимодействия программных агентов в рассматриваемой многоагентной ИУС представлен на рис. 5.
В четвертой главе диссертации приводятся практические результаты работы и описание реализации разработанных моделей и методов в программных средах.
На основе предложенной методики объектно-ориентированного моделирования в PDM-системе SmarTeam разработана модель данных АСТПП, обеспечивающая выполнение ТПП в единой интегрированной информационной среде предприятия и учитывающая особенности функционирования предприятия в условиях кооперации. В соответствии с принципами PLM методологии предложен метод проектирования технологической документации непосредственно средствами PDM-системы, обеспечивающий повышение эффективности работы специалистов предприятия и сокращение сроков выпуска продукции. Реализация данного метода позволяет исключить дублирование баз данных технологического назначения в нескольких взаимодействующих системах. Разработан механизм реализации заказа на ТПП средствами PDM SmarTeam, определяющий очередность создания объектов АСТПП и устанавливающий схему построения логических связей между ними.
Пакет заказов на … … Зt З1 Зm выполнение работ по ТПП Агент Агент Агент … … At Am A Виды работ … … Агент Агент Агент … … Предложения Bkt Bnt B1t по реализации Данные о Агент Агент Агент … … сотрудничестве Cs Cr C Перечень предприятий-исполнителей по Агент имеющимся заказам D Использованные обозначения: 1, …, t, …, m – номера заказов и соответствующих им агентов класса A;
1t, …, kt, …, nt – номера агентов класса B, активированных агентом At;
1, …, s, …, r – номера агентов класса C.
Рис. 5. Алгоритм функционирования многоагентной ИУС Представленная информационно-управляющая среда охватывает все процессы, связанные с реализацией распределенной ТПП, позволяет реализовать в едином информационном пространстве действия всех участников ВП по совместной реализации ТПП.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ В работе выполнен комплекс научных исследований и разработок, направленных на повышение эффективности реализации технологической подготовки производства в современных условиях за счет использования новых форм организации производственной деятельности, способствующих сохранению конкурентоспособности предприятия в динамически меняющихся условиях рынка.
Основные результаты диссертационной работы:
1. На основании анализа предметной области ТПП с учетом методологии реинжиниринга, правил построения моделей бизнес-процессов инструментальной системы Adonis, системного подхода, принципов многоуровневого моделирования и декомпозиции моделей разработаны типовые бизнес-процессы ТПП, учитывающие специфику работы в условиях кооперации предприятий.
2. С использованием основных положений теории визуального и имитационного моделирования, а также базовых принципов реинжиниринга разработана функциональная модель ТПП, в которой учтено выполнение работ в условиях кооперации предприятий, основанная на результатах анализа и модернизации функциональной модели ТПП классического предприятия.
Разработанная модель позволяет систематизировать данные, используемые в АСТПП виртуального предприятия, и обеспечивает формирование структуры информационно-управляющей среды.
3. Разработана структурная модель АСТПП виртуального предприятия, включающая математическое описание ключевых видов объектов области исследования, их отношений и используемых в модели типов ограничений.
Разработанная модель предусматривает формирование исходных данных для создания архитектуры АСТПП виртуального предприятия.
4. Разработана объектно-ориентированная модель АСТПП виртуального предприятия, в основу которой положено описание концептуальных объектов предметной области и системы их логических связей, представленное в структурной модели АСТПП. Данная модель обеспечивает реализацию ТПП в единой интегрированной информационной среде предприятия.
5. Разработан алгоритм конфигурирования и распределения заказов на ТПП в условиях ВП, устанавливающий правила взаимодействия между предприятием-заказчиком и потенциальными исполнителями работ в распределенной среде. Алгоритм предполагает использование расширенного списка критериев выбора оптимального варианта размещения заказа на ТПП, что позволяет предприятиям добиться лучшего результата от совместной деятельности.
6. Разработана методика реализации АСТПП виртуального предприятия на основе использования многоагентных технологий, позволяющая наилучшим образом организовать поиск и анализ данных в распределенной информационной системе, увеличить эффективность работы пользователей АСТПП.
7. Разработана модель управления потоками заданий и проектов по реализации ТПП в условиях ВП, основанная на использовании механизма WorkFlow SmarTeam. Модель предусматривает управление производственными заданиями в многоагентной среде АСТПП.
8. На основе объектно-ориентированного подхода разработана модель данных АСТПП, обеспечивающая выполнение ТПП в единой интегрированной информационно-управляющей среде предприятия и учитывающая особенности функционирования предприятия в условиях кооперации.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Фомина Ю.Н., Яблочников Е.И., Молочник В.И. Методы использования PLM-решений при проектировании технологических процессов // Мат.
6-й Междунар. конф. «CAD/CAM/PDM-2006». – М.: Институт проблем управления РАН, 2006. С. 101–104.
2. Фомина Ю.Н., Яблочников Е.И., Дмитриев С.А. Реализация бизнес процессов в сфере ТПП с использованием WF-диаграмм // Науч.-технич.
вестн. СПбГУ ИТМО. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. Т 33. С. 180–185.
3. Фомина Ю.Н., Яблочников Е.И. Средства визуального моделирования ТПП // Науч.-технич. вестн. СПбГУ ИТМО. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2006.
Т. 28. С. 223–232.
4. Фомина Ю.Н., Яблочников Е.И., Тремба В.Ю. Использование PLM-технологий в проектировании и подготовке промышленного производства // Мат. Междунар. конф. «Региональная информатика (РИ-2006)», 2006. С. 175–176.
5. Фомина Ю.Н. Исследование алгоритмов оптимизации конфигурирования и распределения заказов при решении задач ТПП в среде виртуального предприятия // Науч.-технич. вестн. СПбГУ ИТМО. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2007. Т. 38. С.187–196.
6. Фомина Ю.Н., Саломатина А.А., Яблочников Е.И.. Оптимизация конфигурирования и распределения заказов виртуального предприятия // Науч.-технич. вестн. СПбГУ ИТМО. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. Т. 28.
С. 151–155.
7. Фомина Ю.Н. Система ADONIS – новые возможности в области бизнес моделирования // САПР и графика. – М.: КомпьютерПресс, 2008. №4.
С. 61–63.
8. Фомина Ю.Н. Многоагентные технологии при решении производственных задач // Программные продукты и системы. – М.:
МНИИПУ, 2008. №2. С. 66–68.